干货分享|靶向肿瘤药物体外筛选不可成药性和耐药性

▎药明康德内容团队报道

近日，2020第二届中国生物医药创新合作大会（BIO-PHARM2020）在杭州成功举办。本次大会邀请了众多行业顶尖嘉宾，从新药研究与开发、临床试验、药品注册、真实世界研究等各方面进行头脑风暴。药明康德副总裁，研究服务部生物部负责人陆恒博士受邀参会，并在会上发表了以《新药研发生态圈中的生物学服务平台》为题的主旨演讲。

陆恒博士从众多生物学平台中选择了三个案例进行了介绍，包括靶向肿瘤药物，非酒精性脂肪肝和乙肝抗病毒药物的研发。本将介绍第一部分靶向肿瘤药物体外筛选。

▲药明康德副总裁，研究服务部生物部负责人 陆恒博士

KRAS的生物背景及和肿瘤的关系

KRAS作为很早就被发现的致癌基因之一，一直是药物开发的兴趣所在。30多年来，研发人员一直在努力攻克，试图找到能够靶向它的治疗药物。

RAS有两种形式，活性形式和非活性形式。当RAS激活后，它会将号传递给下游通路。目前比较熟知的是三条通路第1条是MAPK通路，也就是REF-MEK-ERK通路，这条通路会影响基因的转录，蛋白的合成，以及细胞的锚定依赖和接触抑制；第2条通路是PI3K-AKT-MTOR通路，这条通路和细胞凋亡的抑制，促进细胞生长增殖，还有蛋白的合成功能有关；第3条是RAL通路，这条通路据报道和细胞的运动、肿瘤细胞的侵袭及转移有关。虽然每个通路都有很多候选药物，但是总体上阻断这些通路是非常困难的。

KRAS的突变主要位于密码子12和13上，也有少量的分布在密码子61及其他的残基上。KRAS的致癌突变主要是一些突变，由突变引起了一些氨基酸替换导致KRAS自身的GTP酶的活性受到了影响，使RAS被困在它的激活状态，从而持续向它的下游传递号。

图1显示了KRAS的突变在不同的肿瘤类型中的分布情况。在肺癌中最常出现的突变是G12C突变。而在结肠癌、胰腺癌和胆道癌中，G12D是最常见的突变，其次是G12V；除此之外，G13D、G12R，G12S都有一定的出现频率。

▲图1KRAS突变在不同肿瘤类型中的分布

KRAS的研发历史和研发策略

在过去的几十年里，KRAS的药物开发进展非常缓慢，这也使KRAS曾被认为是一个不能成药的靶。为什么直接抑制KRAS被认为是非常具有挑战性的？主要有四个因第一，我们想抑制的是KRAS的激活，也就是和GTP结合形式的KRAS，但是用药物和GTP进行竞争，实际上并不可行。因为GTP和KRAS的结合非常紧密，在皮摩尔级别，而胞内存在大量的毫摩尔级别浓度的GTP，使药物和GTP的竞争变得非常的困难；第二，药物它能够作用于蛋白，实际上需要有一个和蛋白相互作用的位置，而RAS的表面非常平滑，缺乏明确的疏水口袋；第三，是否可以打断RAS和它的调控蛋白或下游效应蛋白的互动来开发药物。实际上这也是比较困难的，因为RAS和它的调控蛋白以及下游的效应蛋白，它们的蛋白互动平面是一个比较长并且比较平的平面，很难通过小分子药物去打断；第四，RAS的替代翻译后修饰导致对法尼基化/香叶烯基化抑制产生抗性。

药明康德KRAS体外筛选平台

目前，药明康德KRAS体外平台主要是针对5个突变KRASG12C、KRAS G12D、KRAS G12V、KRAS G13D。新药筛选中以野生型KRAS作为靶标参照。

KRASG12C体外筛选平台的目的是希望找到G12C特异的共价抑制剂，且具有非常好的选择性。体外筛药的方法分为5种，可以协同应用于KRAS G12C抑制剂的药化项目。这5种方法分别是

KRAS 生物化学检测通过HTRF分析筛选结合在KRAS G12C的抑制剂；

KRAS 细胞活力测定3D细胞活力测定筛选抑制细胞生长的化合物；

KRAS 细胞功能试验KRAS G12C蛋白电泳迁移法筛选在细胞内能够共价结合到KRAS 上的化合物；

KRAS 动力学分析: 用于评估共价键形成的效率；

pERK 分析: 用于评估KRAS抑制剂对下游号传导的影响。

▲图2KRAS G12C体外筛选平台

肺癌体外研究平台

药明康德研究服务部生物部的肺癌体外研究平台覆盖肺癌治疗的主要靶。研究方法包括1)肺癌关键激酶的酶学测活；2) 细胞内激酶磷酸化及号传导的分析；以及3)肺癌驱动因子专一的Ba/F3细胞系统，为肺癌药物的研究开发和验证、化合物筛选和分析、疾病模型的建立提供服务。

▲图3肺癌体外研究平台

靶向“不可成药的靶”

目前，针对不可成药的靶有三个策略一是通过RNA的治疗，降低蛋白的表达；二是采用HyT（hydrophobic tagging）技术，在目标分子上接上一个疏水基团，诱导其通过蛋白酶降解；第三是大家最熟知的PROTAC技术。图4列出了四种最广泛应用于PROTAC研发的E3链接酶。据报道，人类基因组共编码600多种E3链接酶，其中还有哪些E3可以应用于这个技术呢？全球的科学家们正在努力寻找答案, 相将有更多E3链接酶可以作为PROTAC的工具。

▲图4已建立的选择性靶向POI的策略

药明康德在化学方面积累了多年PROTAC经验，为了满足客户需求，药明康德研究服务部建立了高效的PROTAC类化合物的合成平台。与此同时，为了保证给客户交付高质量的化合物，药明康德研究服务部核心分析部探索出了一些专门针对PROTAC化合物手性和非手性分析分离的有效手段。另外，四年前我们就开始做PROTAC的生物测定，也积累了多年的经验。所以，无论是化学方面，还是生物方面，我们都能提供完善的PROTAC相关服务。

关于药明康德研究服务部生物部  

生物部隶属于药明康德-研究服务部，致力于从药物机制研究及高通量筛选到临床前研究和临床样本分析的全方位新药研发服务，拥有横跨各个生物领域、国际领先水平的能力平台，如自动化的高通量筛选平台、抗感染研发平台，美国病理学院（CAP）认证的分子检测实验室及先进的生物类分析检测平台，体外安全药理平台，各种大小动物药理模型和转化医学平台等，并在呼吸系统疾病、感染性疾病、心脑血管疾病、非酒精性肝炎和其它代谢病等领域有深入研究。

关于药明康德研究服务部  

药明康德研究服务部拥有一个超过7,000人的科学家团队，结合药明康德尖端的化学、生物学、肿瘤学及免疫学等技术平台，为全球客户提供顶尖的一站式药物发现及研究服务。我们的服务涵盖药物化学、合成化学、化学分析、DNA编码化合物库、免疫肿瘤学、体内肿瘤模型、CRISPR、分子及细胞水平的药效检测、高通量筛选（HTS）、早期安全性评估、各类大，小动物药效模型（心血管疾病，呼吸类疾病，糖尿病和肥胖症，脂肪肝，神经退化和认知障碍，疼痛，睡眠，精神类疾病，病毒及细菌感染模型）、结构生物学、免疫学以及临床生物标志物检测服务。

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注本旨在介绍医药健康研究进展，不是治疗方案推荐。如需获得治疗方案指导，请前往正规医院就诊。